Материалы из методички: Сборник задач по теоретическим основам химии для студентов заочно-дистанционного отделения / Барботина Н.Н., К.К. Власенко, Щербаков В.В. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. -155 с.
Эквивалент. Закон эквивалентов
Эквивалент – реальная или условная частица вещества Х, которая в данной кислотно-основной реакции или реакции обмена эквивалентна одному иону водорода Н+ (одному иону ОН— или единичному заряду), а в данной окислительно-восстановительной реакции эквивалентна одному электрону.
Фактор эквивалентности fэкв(X) – число, показывающее, какая доля реальной или условной частицы вещества Х эквивалентна одному иону водорода или одному электрону в данной реакции, т.е. доля, которую составляет эквивалент от молекулы, иона, атома или формульной единицы вещества.
Наряду с понятием “количество вещества”, соответствующее числу его моль, используется также понятие количество эквивалентов вещества.
Закон эквивалентов: вещества реагируют в количествах, пропорциональных их эквивалентам. Если взято n(экв1) моль эквивалентов одного вещества, то столько же моль эквивалентов другого вещества n(экв2) потребуется в данной реакции, т.е.
n(экв1) = n(экв2) (2.1)
При проведении расчетов необходимо использовать следующие соотношения:
1. Молярная масса эквивалента вещества X равна его молярной массе, умноженной на фактор эквивалентности:
Мэкв(X) = М(X)× fэкв(X). (2.2)
2. Количество эквивалентов вещества X определяется делением его массы на молярную массу эквивалента:
nэкв(X) = m(X)/Мэкв(X). (2.3)
3. Объём моль-эквивалента газа Х при н.у. равен молярному объёму газа, умноженному на фактор эквивалентности:
Vэкв(X) = V(X) × fэкв(X) = 22,4× fэкв(X). (2.4)
4. Молярная масса эквивалента сложного вещества равна сумме молярных масс эквивалентов составляющих это вещество атомов (ионов).
5. Молярная масса эквивалента оксида равна молярной массе эквивалента элемента плюс молярная масса эквивалента кислорода.
6. Молярная масса эквивалента гидроксида металла равна молярной массе эквивалента металла плюс молярная масса эквивалента гидроксила, например:
М[½Са(ОН)2] = 20 + 17 = 37 г/моль.
7. Молярная масса эквивалента сульфата металла равна молярной массе эквивалента металла плюс молярная масса эквивалента SO42-, например,
М(½ СаSO4) = 20 + 48 = 68 г/моль.
Эквивалент в кислотно-основных реакциях
На примере взаимодействия ортофосфорной кислоты со щелочью с образованием дигидро-, гидро- и среднего фосфата рассмотрим эквивалент вещества H3PO4.
H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O, fэкв(H3PO4) =1.
H3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O, fэкв(H3PO4) =1/2.
H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O, fэкв(H3PO4) =1/3.
Эквивалент NaOH соответствует формульной единице этого вещества, так как фактор эквивалентности NaOH равен единице. В первом уравнении реакции молярное соотношение реагентов равно 1:1, следовательно, фактор эквивалентности H3PO4 в этой реакции равен 1, а эквивалентом является формульная единица вещества H3PO4.
Во втором уравнении реакции молярное отношение реагентов H3PO4 и NaOH составляет 1:2, т.е. фактор эквивалентности H3PO4 равен 1/2 и её эквивалентом является 1/2 часть формульной единицы вещества H3PO4 .
В третьем уравнении реакции количество веществ реагентов относятся друг к другу как 1:3. Следовательно, фактор эквивалентности H3PO4 равен 1/3, а её эквивалентом является 1/3 часть формульной единицы вещества H3PO4.
Таким образом, эквивалент вещества зависит от вида химического превращения, в котором принимает участие рассматриваемое вещество.
Следует обратить внимание на эффективность применения закона эквивалентов: стехиометрические расчёты упрощаются при использовании закона эквивалентов, в частности, при проведении этих расчётов отпадает необходимость записывать полное уравнение химической реакции и учитывать стехиометрические коэффициенты. Например, на взаимодействие без остатка 0,25 моль-экв ортофосфата натрия потребуется равное количество эквивалентов вещества хлорида кальция, т.е. n(1/2CaCl2) = 0,25 моль.
Эквивалент в окислительно-восстановительных реакциях
Фактор эквивалентности соединений в окислительно-восстановительных реакциях равен:
fэкв(X) = 1/n, (2.5)
где n – число отданных или присоединенных электронов.
Для определения фактора эквивалентности рассмотрим три уравнения реакций с участием перманганата калия:
2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 = 5Na2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O.
2KMnO4 + 2Na2SO3 + H2O = 2Na2SO4 + 2MnO2 + 2KOH.
2KMnO4 + Na2SO3 + 2NaOH = Na2SO4 + K2MnO4 + Na2MnO4 + H2O.
В результате получаем следующую схему превращения KMnO4.
в кислой среде: Mn+7 + 5e = Mn+2
в нейтральной среде: Mn+7 + 3e = Mn+4
в щелочной среде: Mn+7 + 1e = Mn+6
Схема превращений KMnO4 в различных средах
Таким образом, в первой реакции fэкв(KMnO4) = 1/5, во второй – fэкв(KMnO4) = 1/3, в третьей – fэкв(KMnO4) = 1.
Следует подчеркнуть, что фактор эквивалентности дихромата калия, реагирующего в качестве окислителя в кислой среде, равен 1/6:
Cr2O72- + 6e + 14H+ = 2 Cr3+ + 7H2O
Примеры решения задач
Задача 1. Определить фактор эквивалентности сульфата алюминия, который взаимодействует со щелочью.
Решение. В данном случае возможно несколько вариантов ответа:
Al2(SО4)3 + 6 KOH = 2 Аl(ОН)3 + 3 K2SО4, fэкв(Al2(SО4)3) = 1/6,
Al2(SО4)3 + 8 KOH(изб) = 2 K[Al(OH)4 ] + 3 K2SО4, fэкв (Al2(SО4)3) = 1/8,
Al2(SО4)3 + 12KOH(изб) = 2K3[Al(OH)6] + 3K2SО4, fэкв (Al2(SО4)3) = 1/12.
Задача 2. Определить факторы эквивалентности Fe3О4 и KCr(SO4)2 в реакциях взаимодействия оксида железа с избытком хлороводородной кислоты и взаимодействия двойной соли KCr(SO4)2 со стехиометрическим количеством щёлочи КОН с образованием гидроксида хрома (III).
Решение.
Fe3О4 + 8 НСl = 2 FeСl3 + FeСl2 + 4 Н2О, fэкв(Fe3О4) = 1/8,
KCr(SO4)2 + 3 КОН = 2 K2SO4 + Сr(ОН)3, fэкв(KCr(SO4)2) = 1/3.
Задача 3. Определить факторы эквивалентности и молярные массы эквивалентов оксидов CrО, Cr2О3 и CrО3 в кислотно-основных реакциях.
CrО + 2 HCl = CrCl2 + H2О; fэкв(CrО) = 1/2,
Cr2О3 + 6 HCl = 2 CrCl3 + 3 H2О; fэкв(Cr2О3) = 1/6,
CrО3 – кислотный оксид. Он взаимодействует со щёлочью:
CrО3 + 2 KОH = K2CrО4 + H2О; fэкв(CrО3) = 1/2.
Молярные массы эквивалентов рассматриваемых оксидов равны:
Мэкв(CrО) = 68(1/2) = 34 г/моль,
Мэкв(Cr2О3) = 152(1/6) = 25,3 г/моль,
Мэкв(CrО3) = 100(1/2) = 50 г/моль.
Задача 4. Определить объём 1 моль-экв О2, NH3 и H2S при н.у. в реакциях:
4 NH3 + 3 О2 2 N2 + 6 H2О;
4 NH3 + 5 О2 4 NO + 6 H2О;
2 H2S + 3 О2 2 SО2 + 2 H2О.
Решение.
Vэкв(О2) = 22,4× 1/4 = 5,6 л.
Vэкв(NH3) = 22,4× 1/3 = 7,47 л – в первой реакции.
Vэкв(NH3) = 22,4× 1/5 = 4,48 л – во второй реакции.
В третьей реакции для сероводорода Vэкв(H2S)=22,4 1/6 = 3,73 л.
Задача 5. 0,45 г металла вытесняют из кислоты 0,56 л (н.у.) водорода. Определить молярную массу эквивалента металла, его оксида, гидроксида и сульфата.
Решение.
nэкв(Ме) = nэкв(Н2) = 0,56:(22,4× 1/2) = 0,05 моль.
Мэкв(X) = m(Ме)/nэкв(Мe) = 0,45:0,05 = 9 г/моль.
Мэкв(МеxOy) = Мэкв(Ме) + Мэкв(O2) = 9 + 32× 1/4 = 9 + 8 = 17 г/моль.
Мэкв(Ме(OH)y) = Мэкв(Ме) + Мэкв(OH—) = 9+17 = 26 г/моль.
Мэкв(Меx(SO4)y) = Мэкв(Ме) + Мэкв(SO42-) = 9 + 96× 1/2 = 57 г/моль.
Задача 6. Рассчитать массу перманганата калия, необходимую для окисления 7,9 г сульфита калия в кислой и нейтральной средах.
Решение.
fэкв(K2SО3) = 1/2 (в кислой и нейтральной среде).
Мэкв(K2SО3) = 158× 1/2 = 79 г/моль.
nэкв (KMnO4) = nэкв(K2SО3) = 7,9/79 = 0,1 моль.
В кислой среде Мэкв(KMnO4) = 158·1/5 = 31,6 г/моль, m(KMnO4) = 0,1·31,6 = 3,16 г.
В нейтральной среде Мэкв (KMnO4) = 158·1/3 = 52,7 г/моль, m(KMnO4) = 0,1·52,7 =5,27 г.
Задача 7. Рассчитать молярную массу эквивалента металла, если оксид этого металла содержит 47 мас.% кислорода.
Решение.
Выбираем для расчётов образец оксида металла массой 100 г. Тогда масса кислорода в оксиде составляет 47 г, а масса металла – 53 г.
В оксиде: nэкв (металла) = nэкв(кислорода). Следовательно:
m(Ме):Мэкв(Ме) = m(кислорода):Мэкв(кислорода);
53:Мэкв(Ме) = 47:(32·1/4). В результате получаем Мэкв(Ме) = 9 г/моль.
Задачи для самостоятельного решения
2.1. Молярная масса эквивалента металла равна 9 г/моль. Рассчитать молярную массу эквивалента его нитрата и сульфата.
Ответ: 71 г/моль; 57 г/моль.
2.2. Молярная масса эквивалента карбоната некоторого металла составляет 74 г/моль. Определить молярные массы эквивалентов этого металла и его оксида.
Ответ: 44 г/моль; 52 г/моль.
2.3. Рассчитать объём 1 моля эквивалента сероводорода (н.у.), который окисляется до оксида серы (IV).
2.4. Определить молярную массу эквивалента Ni(OH)Cl в реакциях:
Ni(OH)Cl + H2S = NiS + HCl + H2O;
Ni(OH)Cl + NaOH = Ni(OH)2 + NaCl.
Ответ: 55,6 г/моль; 111,2 г/моль.
2.5. При взаимодействии 4,8 г неизвестного металла и 13 г цинка с соляной кислотой выделяется одинаковый объём водорода. Вычислить молярные массы эквивалентов металла, его оксида и его хлорида.
Ответ: МЭ(металла)=12 г/моль; МЭ(оксида)=20 г/моль, МЭ(хлорида)=47,5 г/моль.
2.6. Рассчитать молярные массы эквивалентов металла и его гидроксида, если хлорид этого металла содержит 79,7 мас.% хлора, а молярная масса эквивалента хлора равна 35,5 г/моль.
Ответ: МЭ(металла)=9 г/моль; МЭ(оксида)=26 г/моль.
2.7. Какой объём 0,6 М раствора H2O2 пойдёт на окисление 150 мл 2н. раствора FeSO4 в реакции:
H2O2 + 2 FeSO4 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 2 H2O.
2.8. Определить объём хлора (н.у), необходимый для окисления 100 мл 0,5н раствора K2MnO4.
2.9. 0,66 г кислоты требуются для нейтрализации 10 мл 1М раствора КОН. Найти молярные массы эквивалентов кислоты и ее кальциевой соли в обменной реакции.
Ответ: МЭ(кислоты)=66 г/моль; МЭ(соли)=85 г/моль.
2.10. Бромид металла в результате обменной реакции полностью переведен в сульфат, при этом масса уменьшилась в 1,47 раз. Найти молярную массу эквивалента металла. Определить какой это металл.
Ответ: МЭ(металла)=20 г/моль; Са.
В какой массе гидроксида натрия (NaOH) содержится столько же эквивалентов, сколько в 140 граммах гидроксида калия (KOH)?
Решение задачи
Рассчитаем молярную массу эквивалента гидроксида калия (KOH) по формуле:
Напомню то, что молярная масса эквивалента (Mэкв.) – это масса одного моль эквивалента вещества, равная произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества.
Получаем:
Фактор эквивалентности (fэкв) – число, показывающее какая доля частицы (атома, молекулы) этого вещества равноценна одному иону водорода (H+) в реакциях обмена или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.
Следовательно, в 140 г гидроксида калия (KOH) содержится 140/56 = 2,5 эквивалентов.
Рассчитаем молярную массу эквивалента гидроксида натрия (NaOH) по формуле:
Получаем:
Отсюда:
2,5 эквивалента составляют 40 г/моль ∙ 2,5 моль = 100 (г).
Ответ:
масса гидроксида натрия равна 100 грамм.
Эквивалент – это
реальная или условная частица,
которая в кислотно-основных реакциях
присоединяет (или отдает) один ион
Н+ или
ОН–,
в окислительно-восстановительных
реакциях принимает (или отдает) один
электрон, реагирует с одним атомом
водорода или с одним эквивалентом
другого вещества
Эсоли=1/|Zkat||Zan|
Эгидроксид=1/n(ОН)
Эоксида=1/|ст.ок.||кол.
ат. элемента|
Молярная масса
эквивалента (МЭ)
– это масса одного моль эквивалента. Она
равна произведению молярной массы
вещества на фактор эквивалентности:
|
МЭ = МfЭ. |
эквивалентный
объем газа,
представляет собой отношение объема
порции данного газа к эквивалентному
количеству вещества в этой порции
Молярная
масса эквивалента сложного вещества
равна сумме молярных масс эквивалентов
образующих его составных частей,
например:
МЭ(оксида)
= МЭ(элемента)
+ МЭ(О)
= МЭ(элемента)
+ 8
МЭ(кислоты)
= МЭ(Н)
+ МЭ(кислотного
остатка) = 1 + МЭ(кислотного
остатка)
МЭ(основания)
= МЭ(Ме)
+ МЭ(ОН)
= МЭ(Ме)
+ 17
МЭ(соли)
= МЭ(Ме)
+ МЭ(кислотного
остатка).
Для
любых двух веществ, связанных законом
эквивалентов, можно записать:
|
|
или 
или 
,6.Строение атома. Ядро и электроны, протоны и нейтроны, их заряд и масса. Квантовый характер излучения и поглощения энергии. Уравнение Планка. Представление об атомных спектрах.
При
химических реакциях ядра
атомов
остаются без изменений, изменяется
лишь строение электронных оболочек
вследствие перераспределения электронов
между атомами. Способностью атомов
отдавать или присоединять электроны
определяются его химические свойства.
Заряд
ядра равен Ze,
где e –
заряд протона, Z–
зарядовое число,
равное порядковому
номеру химического
элемента Масса
ядра измеряется
в атомных единицах массы (а.е.м). За одну
атомную единицу массы принимается 1/12
часть массы нейтрального атома
углерода 12 С
Электрон
имеет двойственную (корпускулярно-волновую)
природу. Благодаря волновым свойствам
электроны в атоме могут иметь только
строго определенные значения энергии,
которые зависят от расстояния до ядра.
Электроны, обладающие близкими значениями
энергии образуют энергетический
уровень. Он содержит строго определенное
число электронов – максимально 2n2.
Энергетические уровни подразделяются
на s-, p-, d-
и f-
подуровни; их число равно номеру уровня.
кг[1] —
масса электрона.
Кл[1] —
заряд электрона.
Нейтрон — элементарная
частица,
не имеющая электрического
заряда.
Нейтрон является фермионом и
принадлежит к классу барионов. Атомные
ядра состоят
из нейтронов и протонов.
Нейтрон
(n)
– нейтральная частица с массой покоя mn =
1,675·10–27кг
= 1839me ,
нулевой заряд.
Протоны
(вместе с нейтронами)
являются основными составляющими
атомных ядер. Порядковый номер химического
элемента в периодической
таблице (и,
соответственно, все его химические
свойства)
полностью определяются зарядом
ядра его
атомов, который, в свою очередь, равен
количеству протонов в ядре (протонному
числу).
Протон
имеет положительный заряд
е+=1,06·10–19 Кл
и массу покоя mp =
1,673·10–27кг
= 1836me
Квантовый
характер излучения и поглощения энергии
электромагнитного поля был
постулирован М. Планком в 1900
году для
объяснения свойств теплового
излучения
уравнение
Планка: E=hv
(h-постоянная
планка =6,62 на 10 в минус 34
АТОМНЫЕ
СПЕКТРЫ
– оптические спектры свободных или слабо
связанных атомов (одноатомных газов,
паров). Обусловлены квантовыми переходами
атома. Атомные спектры – линейчатые,
состоят из отдельных спектральных
линий, которые характеризуются
определенной длиной волны и
для простых атомов группируются
в спектральные
серии.
Содержат информацию о строении атомов,
используются также в спектральном
анализе.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
15.03.2015935.94 Кб141MS.DOC
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
●●● Сгенерировано нейросетью ●●●
Для расчета молярной массы эквивалента гидроксида бария (Ba(OH)2), необходимо знать молярные массы отдельных элементов:
Барий (Ba) имеет молярную массу 137,3 г/моль.
Кислород (O) имеет молярную массу 16,0 г/моль.
Водород (H) имеет молярную массу 1,0 г/моль.
Теперь, учитывая структурную формулу Ba(OH)2, можно рассчитать молярную массу этого соединения:
Масса Ba = 137,3 г/моль
Масса O = 2 * 16,0 г/моль (так как в формуле два атома кислорода)
Масса H = 2 * 1,0 г/моль (так как в формуле два атома водорода)
Молярная масса Ba(OH)2 = 137,3 + 2 * 16,0 + 2 * 1,0 = 137,3 + 32,0 + 2,0 = 171,3 г/моль.
Так как в данном случае эквивалентность определяется наличием двух ионов гидроксида (OH-) на молекулу гидроксида бария, молярная масса эквивалента гидроксида бария будет равна половине его молярной массы:
Молярная масса эквивалента Ba(OH)2 = 171,3 г/моль / 2 = 85,65 г/моль.
Ответ: Молярная масса эквивалента гидроксида бария Ba(OH)2 составляет 85,7 г/моль (с точностью до десятых).
|
Как рассчитать молярную массу эквивалентов кислоты, если (см)?Саяны 7 лет назад
Рассчитайте молярную массу эквивалентов кислоты, если на нейтрализацию 0,009 кг ее израсходовано 0,008 кг гидроксида натрия.
Абдигапар более года назад Молярная масса эквивалентов гидроксида натрия NaOH определяется следующим образом: Э = М(NaOH)/n = 40/1 = 40г. Э(кис)/Э(NaOH)=m(кис)/m(NaOH) Э(кис)/40 = 9/8 Э(кис) = 9*40/8 = 45 г. Ответ: Молярная масса эквивалентов кислоты равно 45 г. комментировать
в избранное
ссылка
отблагодарить Знаете ответ? |
